TIMER NE555 Indra Wijaya Putra (12010210040) Program Pendidikan Fisika Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Surya, Tangerang 2014 1. Pendahuluan IC timer NE 555 adalah sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai pembangkit timer, pulsa dan aplikasi osilator. Rangkaian paling umum dari IC NE 555 adalah sebagai pembangkit clock/frekuensi atau jika outputnya dihubungkan ke LED akan menghasilkan LED yg berkedip / Flash seperti pada rangkaian sederhana berikut :
Gambar 1.1 Rangkaian IC 555 sebagai timer
Fungsi dari IC555 bermacam-macam karena dapat menghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak. Berikut ini fungsi dari pin atau kaki IC NE555: 1. Ground, adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatf. 2. Trigger, input negatif dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor di 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop. 3. Output, pin ini disambungkan ke beban yang akan diberi pulsa dari keluaran IC ini. IC 555 bisa mengeluarkan arus 100mA pada outputnya bahkan 200mA pada LM555. 4. Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me-reset latch di dalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin
ini tersambung ke suatu gate transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke VCC agar tidak terjadi reset latch, yang akan langsung berpengaruh mengulang kerja IC 555 dari keadaan low state. 5. Control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative upper comparator (komparator A). Pin ini bisa dibiarkan digantung, tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground. 6. Threshold, pin ini terhubung ke input positif upper comparator (komparator A)yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada kapasitor mulai melebihi 2/3VCC. 7. Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor Q1 yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu. 8. VCC, pin ini untuk menerima supply DC voltage (most positive) yang diberikan. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5–15V(maksimum). Supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10-5mA. Dalam aplikasi rangkaiannya, IC timer 555 mempunyai 3 mode operasi dasar, yaitu : 1.Monostable, rangkaian ini hanya memerlukan sedikit rangkaian tambahan untuk dapat mengoperasikannya, yaitu sebuah resistor (R) dan sebuah kapasitor (C1) serta kapasitor (C2) untuk menstabilkan tegangan referensi pada upper comparator (komparator-A).
2. Astable, rangkaian Astable agak berbeda dari rangkaian monostable. Rangkaian astable akan menghasilkan sinyal kotak yang terus berdetak dengan duty cycle tertentu selama catu tegangan tidak dilepaskan. Prinsip kerjanya, jika pada rangkaian monostable dipicu dengan tegangan berlogika high ke low (kurang dari 1/3 VCC) pada pin-2, rangkaian astable ini dibuat untuk memicu dirinya sendiri. Misal, diasumsikan tnyala adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi melalui resistor R1 dan R2 dari 1/3VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan juga tmati adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor R2 dari tegangan 2/3 VCC menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC dan2/3 VCC maka dapat diperoleh : tnyala= ln(2) (R1+R2)C = 0.693 (R1+R2)C ... (1) tmati= ln(2) (R2)C = 0.693 (R2)C ... (2) Keterangan : tnyala = waktu nyala dari lampu LED (s) tmati = waktu mati dari lampu LED (s) R1 dan R2 = hambatan resistor 1 dan 2 (Ω) C = kapasitas kapasitor (F) 3. Bistable Output, rangkaian bistable mempunyai 2 kondisi output yang dipengaruhi oleh input pada pin trigger dan reset. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui cara kerja IC NE555, untuk mengetahui waktu nyala dan waktu padam (mati) dari lampu LED yang dipasang di IC NE555, untuk mengetahui pengaruh kapasitas kapasitor dan
hambatan resistor terhadap kinerja IC NE555 yang ditandai oleh lampu LED. 2. Metodologi Percobaan Percobaan ini berlangsung pada hari Senin, 12 Januari 2015 di ruang 404 gedung SURE pada pukul 17.20-19.50 WIB. Alat dan komponen yang digunakan pada percobaan ini adalah IC NE 555 sebanyak 1 buah, resistor sebanyak 3 buah masing-masing sebesar 100 kΩ; 4,7kΩ; dan 100Ω. Selanjutnya, kapasitor 100µF sebanyak 1 buah, stopwatch sebanyak 1 buah, lampu LED sebanyak 1 buah, power supply sebanyak 1 buah, breadboard sebanyak 1 buah, jumper dan kabel penghubung secukupnya. Percobaan ini terdiri 4 bagian. Pertama, rangkaian dasar dibuat seperti pada gambar 2.1. Kemudian, waktu nyala (tnyala) dan waktu mati lampu LED diukur dengan menggunakan stopwatch yang telah disediakan, kemudian dicatat dalam tabel 3.1. Kedua, kapasitor pada rangkaian dasar divariasikan yaitu 10µF, 47µF, 220µF dengan tidak mengubah jenis komponen lain selain kapasitor pada rangkaian dasar. Kemudian, hal yang sama seperti pertama, waktu nyala (tnyala) dan waktu mati lampu LED diukur dengan menggunakan stopwatch yang telah disediakan, kemudian dicatat dalam tabel 3.1. Ketiga, hambatan R1 pada rangkaian dasar divariasikan yaitu 100Ω, 1kΩ, dan 4,7kΩ dengan tidak mengubah jenis komponen lain selain kapasitor pada rangkaian dasar. Selanjutnya, waktu nyala dan mati diukur dan dicatat pada tabel 3.1. Terakhir, hambatan R2 pada rangkaian dasar divariasikan yaitu 100Ω, 1kΩ, dan 100kΩ engan tidak mengubah jenis komponen lain selain kapasitor pada rangkaian dasar. Berikutnya, waktu nyala dan mati diukur dengan stopwatch dan dicatat pada tabel 3.1. Setelah itu, rangkaian dibuat sedemikian rupa sehingga lamanya tnyala dan tmati sama. Kemudian, hasilnya dicatat
dan dibahas pada analisa data (hasil dan pembahasan).
Gambar 2.1 Susunan rangkaian dasar 3. Hasil Tabel 3.1
dan Pembahasan
Jenis Rangkaian Rangkaian Dasar Variasi C(µF) * C = 220 * C = 10 * C = 47 Variasi R1 * R1 = 1kΩ
Pengukuran tnyala(s) tmati(s) 13,12 0,31
Perhitungan tnyala(s) tmati(s) 7,26 0,33
28,18 0,93 6,34
0,59 0,1 0,23
15,96 0,73 3,41
0,72 0,03 0,15
0,79
0,45
0,39
0,33
* R1 = 4,7kΩ
1,22
0,6
0,65
0,33
* R1 = 100Ω Variasi R2 * R2 = 100Ω
0,31
0,32
0,33
0,33
12,55
0,1
6,93
12,76 22,62
0,14 5,33
6,99 13,86
0,0069 3 0,0693 6,93
* R2 = 1 kΩ * R2 = 100 kΩ
Berdasarkan tabel hasil percobaan di atas, terdapat perbedaan hasil pengukuran waktu nyala LED dan waktu mati LED dengan hasil perhitungan melalui rumus persamaan 1 dan persamaan 2. Hal ini disebabkan berbagai faktor, diantaranya nilai toleransi dari setiap resistor yang semuanya memiliki toleransi sebesar 5%.
Selain itu, faktor suhu ruangan yang mempengaruhi kondisi rangkaian. Kemudian, kesalahan praktikan saat menggunakan stopwatch sebagai akibat dari cepatnya perubahan keadaan lampu LED dari waktu menyala dan mati, sehingga timbul ketidaktepatan pada pengukuran. Hal ini terutama terjadi pada saat rangkaian diberi variasi R2 sebesar 100Ω dan 1kΩ, perhitungan waktu mati dari LED secara teori adalah 0,000693 sekon dan 0,0693 sekon. Stopwatch hanya memiliki tingkat ketelitian sebesar 0,1 sekon, sehingga pengukuran waktu mati LED tersebut yang terbaca oleh stopwatch adalah 0,1 sekon dan 0,14 sekon. Namun, pada prinsip kerja IC NE555 secara keseluruhan memenuhi teori yang ada pada bagian pendahuluan. Pengukuran tnyala dan tmati pada rangkaian dasar adalah masing-masing 13,12 sekon dan 0,31 sekon. Terdapat perbedaan hampir 50% dengan perhitungan pada tnyala. Hal ini disebabkan oleh berbagai faktor sebelumnya. Tetapi, pada pengukuran tmati, sedikit sekali perbedaan antara perhitungan dan pengukuran, kira-kira hanya 6%. Kemudian, pengukuran tnyala dan tmati saat rangkaian yang kapasitas kapasitornya (C) bervariasi (Tabel 3.1) terjadi perbedaan nilai ukur tnyala dan tmati untuk setiap nilai C. Untuk kapasitas kapasitor besar, waktu nyala LED lebih lama daripada waktu nyala dari kapasitas kapasitor (C) berukuran kecil. Begitu pula waktu mati atau padam dari LED , untuk kapasitas kapasitor besar, waktu mati atau padam dari LED lebih lama daripada kapasitas kapasitor (C) berukuran kecil. Dari hasil ini, untuk nilai resistor pertama dan kedua tetap, semakin besar kapasitas kapasitor (C), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara C dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ C dan tmati ≈ C. Hal ini disebabkan karena pada rangkaian Timer
IC NE555, kapasitor berfungsi untuk menentukan waktu atau lamanya lampu LED menyala dan padam. Ini ditentukan ketika proses pengisian kapasitor. Sementara itu, terdapat perbedaan antara hasil pengukuran tnyala dan tmati dengan perhitungan. Terutama pada tnyala, perbedaannya hampir 50%. Namun, tidak terdapat perbedaan signifikan antara tmati pada pengukuran dan perhitungan. Jenis rangkaian lainnya adalah variasi R1. Pengukuran tnyala dan tmati untuk setiap R1 memiliki perbedaan. Untuk nilai hambatan R1-nya besar, waktu nyala dari lampu LED lebih lama daripada waktu nyala untuk hambatan R1 kecil. Begitu pula waktu mati atau padam dari LED , untuk nilai hambatan R1 besar, waktu mati atau padam dari LED lebih lama daripada waktu mati dari LED untuk nilai hambatan resistor pertama (R1) berukuran kecil. Dari hasil ini, untuk nilai resistor kedua dan kapasitor yang tetap, semakin besar hambatan resistor pertama (R1), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara R1 dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ R1 dan tmati ≈ R1. Jenis rangkaian lainnya adalah variasi R2. Pengukuran tnyala dan tmati untuk setiap R2 memiliki perbedaan. Untuk nilai hambatan R2-nya besar, waktu nyala dari lampu LED lebih lama daripada waktu nyala untuk hambatan R2 kecil. Begitu pula waktu mati atau padam dari LED , untuk nilai hambatan R2 besar, waktu mati atau padam dari LED lebih lama daripada waktu mati dari LED untuk nilai hambatan resistor pertama (R2) berukuran kecil. Dari hasil ini, untuk nilai resistor pertama dan kapasitor yang tetap, semakin besar hambatan resistor kedua (R2), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara R2 dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ R2 dan tmati ≈ R2. Untuk pengukuran tnyala = tmati, terjadi ketika R1=100Ω ; R2=4,7kΩ ; dan
C=100µF, yaitu tnyala= 0,31 sekon dan tmati=0,32 sekon untuk hasil pengukuran dan tnyala=0,33 sekon dan tmati=0,33 sekon untuk hasil perhitungan dengan rumus (1) dan (2). Hal ini disebabkan karena lamanya waktu nyala dari lampu LED dan waktu padam dari lampu LED tergantung besar kapasitas kapasitor yang terhubung secara langsung dengan R2. Seperti penjelasan sebelumnya, fungsi kapasitor dalam rangkaian ini adalah menentukan waktu atau lamanya lampu LED menyala maupun padam, sehingga R2 dan C memberikan kontribusi yang sangat besar terhadap lamanya waktu LED menyala dan padam (mati). Selain itu, besar R1 yang tidak berhubungan langsung dengan kapasitor harus bernilai jauh lebih kecil daripada R2 agar tnyala = tmati. 4.
Kesimpulan IC timer 555 digunakan dalam berbagai pembangkit timer, pulsa dan aplikasi osilator. IC NE555 tediri dari 8 kaki atau pin yang masing-masing memiliki fungsi tertentu. Dalam aplikasi rangkaiannya, IC timer 555 mempunyai 3 mode operasi dasar, yaitu Monostable, Astable, dan Bistable Output. Pada percobaan ini, digunakan operasi dasar Astable. Pada rangkaian Astable. Prinsip kerjanya, jika pada rangkaian monostable dipicu dengan tegangan berlogika high ke low (kurang dari 1/3 VCC) pada pin-2, rangkaian astable ini dibuat untuk memicu dirinya sendiri. Misal, diasumsikan tnyala adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi melalui resistor R1 dan R2 dari 1/3VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan juga tmati adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor R2 dari tegangan 2/3 VCC menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC dan2/3 VCC maka dapat diperoleh persamaan (1) dan (2) pada pendahuluan. Berdasarkan hasil percobaan, untuk nilai
resistor pertama dan kedua tetap, semakin besar kapasitas kapasitor (C), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara C dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ C dan tmati ≈ C. Sementara itu, untuk nilai resistor kedua dan kapasitor yang tetap, semakin besar hambatan resistor pertama (R1), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara R1 dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ R1 dan tmati ≈ R1.
Kemudian, untuk nilai resistor pertama dan kapasitor yang tetap, semakin besar hambatan resistor kedua (R2), maka tnyala dan tmati akan semakin lama. Hubungan antara R2 dengan tnyala dan tmati adalah tnyala ≈ R2 dan tmati ≈ R2. Untuk menghasilkan tnyala= tmati, diperlukan hambatan resistor kedua yang jauh lebih besar daripada hambatan resistor pertama.
